биохим 2 часть

-8 2-

36.Еяутаминовая кислота является лоточником 2-окоогдутарата, ко­ торый возникает при ее окислительном дезаминировании под влиянием очень активной гдутаматдегидрогеназы. 2-Оксоглутарат же представляет собой

акцептор аминогрупп, поступающих на него от большинства аминокиолот в процессе трансаминирования. Таким образом, система 2-окаоглутарат-глу- тамат "собирает" аминогруппы от распадающихся аминокислот и высвобож­ дает их в вцде аммиака (трансдезаминирование), токсические же овойотва ашиака устраняются путем овяэывания его главным образом в процеосе синтеза мочевины.

37. Образование ГАМК - тормозного медиатора нервной системы из

39.Глутаминовая и аспарагиновая киолоты могут связывать аммиак

собразованием глутамина и аспарагина, аспартат является донором ато­

-84 -

4.Транскрипция (переписывание, копирование) это процесс перено­

са информации о одной нуклеиновой киолоты на другую, обычно о ДЕК на ГОК. В процессе транскрипции на генах ДНК синтезируются комплемен­ тарные (с заменой тимина на урацил) копии, представляющие собой пер­ вичные транокрипты или РНК-предшественники (пре-РНК).

Транскрипция осуществляется ферментом РНК-полимеразой, которая сначала присоединяется к участку ДНК, называемому промотором. Отсюда ГОК-полимераза движется вдоль транскрибируемой нити ДНК, синтезируя комплементарную копию гена. Действие РНК-полимеразы прекращается (терминация транскрипции) при достижении ею терминатора или стоп-сигнала, представляющего собой особую нуклеотидную последовательность, напри­ мер, поли(А).

Синтезированные РНК-полимеразой первичные транскрипты (пре-мШК, пре-рРНК, пре-тШК) отделяются от ДНК и подвергаются созреванию (про­ цессингу) .

Молекулы пре-мШК (или гяГНК - гетерогенной ядерной ШК) присое­ диняют к 5-концу "колпачок” из 2-3 метилированных нуклеотидов (кэширо­ вание), а к 3-концу - около 200 адениловых нуклеотидов. Затем из моле­ кул пре-мГНК удаляются (вырезаются) ферментами рибонуклеазами неинфор­ мативные участки, соответствующие интронам генов, а несущие информа­ цию части (соответствуют экзонам генов) объединяются, сшиваются фер­ ментами НПС-лигазами (сплайсинг). Накапливаются данные о том, что сплайсинг может вести к объединению информативных участков первичного транскрипта в разной последовательности, что обусловливает синтез раз­ личных мРНК. Возникающая в результате матричная РНК в комплексе с бел­ ком (информофером) поступает из ядра в цитоплазму, где мРНК еще и ме­ тилируется.

Другие пре-ЙЖ (пре-тРНК, пре-рШК) соединяются с белками, образуя РНП-частицы, и подвергаются созреванию (процессингу) с образованием со­ ответствующих тРНК и рРНК.

5. Генетический код представляет собой природную систему обозна­ чения аминокислот, входящих в состав белков, с помощью нуклеотидов. Генетический код характеризуется следующими свойствами.

1. Триплотность: каждая аминокислота обозначается (кодируется) тройкой (триплетом) рядом расположенных в нуклеиновой кислоте нуклео­ тидов. Такие триплеты в мРНК называются кодонами, а в ДНК - кодогенами. Существует 64 различных триплета, из них 61 кодируют аминокислоты, а 3 являются "бессмысленными" (стоп-кодоны, терминирующие).

2. Неперекрываемость кода: в подавляющем большинстве случаев при

- 85 -

считывания информации с нуклеиновой кислоты триплеты не наслаиваются своими частями друг на друга, т.е. каждый нуклеотид входит лишь в один триплет.

3.Вырожденность (избыточность) кода: так как для обозначения 20 аминокислот используется 61 триплет, то, следовательно, каждая амино­ кислота (за исключением метионина и триптофана) кодируется не одним,

анесколькими триплетами (от 2 до 6).

4.Непрерывность кода или Отсутствие запятых”, то есть раздели­ тельных сигналов между триплетами. В то же время сами триплеты (3 из

64)выполняют роль разграничительных знаков (нонсенс-кодоны или стопкодоны), сигнализируя окончание синтезируемой полипептидной цепи.

5.Универсальность кода: смысловое значение триплетов одинаково для всех живых организмов, что подтверждает их общее происхождение. Лишь в геноме митоховдрий эукариот обнаружены некоторые отличия.

6. Трансляция представляет собой процесс декодирования информа­ ции, заложенной в триплетной последовательности мРНК, и использования ее для создания соответствующей аминокислотной последовательности в молекуле синтезируемого белка.

Впроцессе трансляции у эукариот участвуют:

1.мРНК, выполняющая роль матрицы, нооителя информации о последо­ вательности аминокислот в синтезируемом белке.

2.Полный набор 20 аминокислот, необходимых для синтеза белковой молекулы.

3.Раличные тРНК, доставляющие аминокислоты к месту синтеза белка.

4.Ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы, активирующие аминокислоты

исоединяющие их с тРНК.

5.АТФ, являющаяся источником энергии для активирования аминокис­ лот и соединения их о тРНК.

6. Рибосомы - субклеточные частицы» являющиеся биохимическими ме­ ханизмами, обеспечивающими соединение аминокислот (образование поли­ пептидной цепи белка) соответственно информации, заключенной в после­ довательности кодонов мРНК.

7.Белковые факторы инициации трансляции (у эукариот их 9).

8. Белковые факторы элонгация - удлинения синтезируемой полипеп­ тидной цепи (у эукариот их 2).

9. Белковый фактор терминации (f?-фактор), освобождающий синтезиванную полипептидную цепь от рибосомы.

Ю. ГГФ - является источником энергии, необходимой для осуществле­ ния всех этапов трансляции: инициации, элонгации и терминации.

- 86 -

Трансляция начинается с образования инициаторного комплекса, в котором соединены мРНК, рибосома и метионил-тЙПС. Затем следует много­ кратно повторяющийся этап элонгации растущей пептидной цепи в процес­ се движения рибосомы вдоль матрицы. Синтез полипептидной цепи заверша­ ется, как только будет достигнут "бессмысленный" триплет (стоп-кодон). Полностью сформированная полипептидная цепь отделяется от рибосомы,

от нее отщепляется с /V-конца метионин (или несколько аминокислот), про­ исходит формирование пространственной (третичной) структуры белка.

По завершении синтеза полипептидная цепь подвергается посттрансляционным изменениям. Это может быть образование дисульфидных связей, ассоциация мономеров, расщепление некоторых пептидных связей, присое­ динение кофактора, кофермента, простетической группы, возможна также химическая модификация - гидроксилирование, карбокоилирование, иодиро­ вание и другие.

7. Рибосомы эукариот (805) состоят из большой (60S) и малой (4Q3) оубъединиц. Большая субъединица включает нуклеиновые кислоты (рВДК) о коэффициентами седиментации 28$, 5,85, и 5£, а также около 50 различ­ ных белков. Малая субъединица состоит из рРНК 18£>и около 30 белков.

В рибосомальных Ш К содержатся различные минорные азотиотые оонования. В клетках рибосомы функционируют в качестве биохимических молеку­ лярных механизмов, обеспечивающих оинтез полипептидных цепей белков из свободных аминокислот в соответствии о генетической информацией, зако­ дированной в триплетных последовательностях мШК и генов ДНК. Рибосомы

фиксируют матрицу (мРНК), пептидил-тРНК и аминоацил-тРНК, обеспечивая их оптимальную взаимную ориентацию; фермент пептидилтранофераза, явля­ ющийся компонентом 60$ субъединицы рибосом, катализирует образование пептидных связей; перемещение рибосомы вдоль мШК (транслокация) поз­ воляет последовательно "прочитывать" информацию, заключенную в калщом триплете матрицы. Функцию транслоказы выполняет второй фактор элонга­

ции.

Полирибосомами (полисомами) называют ансамбли из одной мРНК и нес­ кольких (до 20) прикрепленных к ней рибосом, одновременно ведущих оин­ тез белка.

Функциональными участками рибосомы (большой субъединицы) являют­ ся: A-участок (аминоацильный, акцепторный), на котором фиксируется вновь поступающая аминоацил-тРНК, и П-участок (пептидальный, донорный), на который перемещаетоя пептидил-тШК в процессе транолокации.

8. Ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы (относятся к классу лигаз) катализируют аминоацилирование тРНК, т.е. присоединение

- 87 -

аминокислоты к ?ЭДК. Первым этапом данного процеоса является активи­ рование аминокислоты (расходуется АТФ) с образованием аминоациладенилатферментного комплекса, который затем передает аминокислоту на тШК.

Каждая аминокислота» участвующая в построении белков, активиру­ ется и переносится на тРНК особой аминоацил-тРНК-синтетазой.

9. Транспортные ВДК (тРНК) - самые маленькие по размерам нуклеи­ новые кислоты» они содержат в среднем около 80 нуклеотидов, у многих из которых азотиотые основания являются минорными (модифицированными). Вторичную отруктуру тРНК называют "клеверным листом”. В ней чаоть

азотистых оснований комплементарно спарена водородными связями» ос­ тальные же образуют петли и "хвост”. Хвост состоит из 4 нуклеотидов, из них 3 последние одинаковы у всех тРНК - ЦЦА. Именно к последнему* адениловому нуклеотиду хвоста» к 3-ОН его рибозы, присоединяется пере­ носимая транспортной РНК аминокислота.

Антикодоновая петля содержит триплет (антикодон), комплементарный одному из кодонов мРНК, о которым он и соединяется водородными связя­ ми в процессе трансляции. Псевдоуридиловая петля (один из ее нуклеоти­ дов содержит псевдоурвдин) участвует в фиксации тРНК на рибоооме. Дигидроуридиловая петля (содержит нуклеотид о дигидроурацилом) обеспечи­ вает связь с аминоацил-тРНК-синтетазой. функция добавочной петли раз­ ного размера неясна. Третичная структура тРНК напоминает латинскую букву L.

В клетках молекулы тРНК, присоединяя различные аминокислоты, тран­ спортируют их к рибосомам, участвуя тем самым в процессе биосинтеза белка.

Для разных аминокислот существуют свои транспортные РНК. Боли аминокислота кодируется несколькими триплетами, то она может транспор­ тироваться несколькими же различными тРНК (такие тРНК называются изоакцепторными). Общее количество различных тГНК в клетке соответствует числу смысловых кодонов.

10. 7 прокариот геном-регулятором называется участок ДНК, кодиру­ ющий структуру регуляторного белка-репрессора или белка-активатора, функционирование генов-регуляторов обеспечивает продукцию репресооров (иди активаторов, например, САР), воздействие же последних на оператор соответствующего оперона блокирует (или инициирует) транскрипцию отруктурных генов путем црепятотвия (или облегчения) контакта РНК-полимера- зы с промотором. У эукариот регуляторными являются белки-рецепторы гор­ монов и другие мало изученные белки.

- 89 -

цеоса (корепрессора) репреооор соответствующего оперона являетоя неак­ тивным и не может взаимодействовать о оператором, никаких препятствий для процесса транскрипции и синтеза ферментов нет. Накопление конечно­ го продукта обусловливает взаимодействие его молекул о репреосором, что ведет к активированию последнего о образованием активного комплек­

са репрессор-лорепрессор и присоединению его к оператору оперона, вслед­ ствие чего блокируется процесс транскрипции, а, следовательно, рецресоируетоя и синтез соответствующих ферментов. Использование конечного продукта по назначению и снижение его концентрации в клетке ведет к диссоциации комплекса рецрессор-корепрессор, освобождаясь, репрессор переходит в неактивное состояние и покидает оператор, что позволяет РНКполимеразе начать транскрипцию.

Указанный механизм регуляции синтеза ряда ферментов характерен для прокариот, у высших же организмов интенсивность синтеза ферментов нахо­ дится под контролем гормонально-медиаторной системы.

13.Цуклеопротеины представляют собой сложные белки, состоящие из простых белков и нуклеиновой кислоты. Нуклеиновые кислоты, являющиеся биологическими полимерами, построены из нуклеотидов (мононуклеотидов).

Вмолекулах ДНК общее количество мономерных единиц (нуклеотидов) может исчисляться сотнями миллионов и миллиардами. Транспортные РНК со­ держат в среднем около 00 нуклеотидов, рибосомные РНК - от 120 до 4000 нуклеотидов, в различных же мРНК количество нуклеотидов зависит от раз­ меров полипептидной цепи, которая в них закодирована, оно может дости­ гать нескольких тысяч.

14.В переваривании пищевых нуклеопротеинов участвуют пищевари­ тельные ферменты (относятся к классу гидролаз): дезоксирибонуклеазы (ДНКазы) панкреатического и кишечного соков, рибонуклеазы (НШазы), та­ кже содержащиеся в поджелудочном и кишечном соках, нуклеотидазы и нуклеозидазы кишечного сока. В кишечный сок указанные ферменты не секретиРуются, они попадают в просвет кишечника благодаря десквамации кишечно­ го эпителия.

Всасыванию подвергаются нуклеозиды, азотистые основания, пентозы (рибоза, дезоксирибоза), фосфаты.

15.В покоящихся клетках ДНК находится в стабильном состоянии с минимальной скоростью обновления. Такое обновление необходимо в связи 0 тем, что молекулы ДНК постоянно подвергаются спонтанному воздействию тепловых флуктуаций, реакционноспособных метаболитов, а в ряде тканей

-90 -

иультрафиолетовой радианта оолнца, в результате чего в ДОК возникает мяожеотво случайных повреждений (чаще других - опонтанная ацуриниэация) . Возникшие изменения уотраняютоя о помощью специальных механиз­ мов репарации. Скорооть обновления ДНК увеличена у растущих и пролифе­ рирующих тканей.

Обновление Я К гораздо интенсивнее, оообеняо мРНК.

Удаление повременных учаотков ДНК и раопад молекул РНК осущест­ вляется нуклеаэами (ДНКаза, РНКаза). Особенно много этих ферментов со­ держится в лизооомах.

16.Конечными продуктами раопада пуриновых нуклеотидов являются мочевая киолота, С02, Н^О, фосфаты, адоиак.

17.Конечными продуктами распада пиримидиновых нуклеотидов явля­ ются ашиак, С02, Н20 , фосфаты.

18.Аллантоин являетоя продуктом частичного распада мочевой кио­ лоты под воздействием фермента уратоксвдазы. Аллантоин - главный конеч­ ный продукт пуринового обмена у млекопитающих за исключением человека

иприматов.

19.У птиц, рептилий и большинства насекомых мочевая киолота яв­ ляетоя конечным продуктом обмена не только пуриновых структур, но и аминокислот (белков), то есть всего азотистого обмена. Это связано с особенностями эмбрионального развития данных организмов в замкнутом пространстве (в яйце). В этих условиях мочевая кислота вследствие очень плохой растворимости в воде не изменяет сколько-нибудь значительно ос­ мотическое давление в окружающей зародыш ореде.